几种常规无损检测方法的应用与发展.docx

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几种常规无损检测方法的应用与发展

几种常规无损检测方法的应用与发展

　　摘要：

本文介绍了几种常规无损检测技术的发展，包括超声、射线、磁粉、渗透、涡流检测技术的发展概况，并对未来无损检测发展方向进行了探讨。

　　关键词：

无损检测；发展；综述

　　中图分类号：

TG115文献标识码：

A

　　Abstract：

Thispaperintroducedthedevelopmentofseveralconventionalnondestructivetestingtechnology，Includingultrasonictesting，radiographictesting，magneticparticletesting，penetranttesting。

Alsothedevelopmentofnondestructivetestingwerediscussed。

　　Keywords：

Nondestructivetesting；Development；Survey

　　0无损检测技术概况

　　无损检测技术是第二次世界大战后在国际上迅速发展起来的一门新兴的综合性工程科学。

无损检测（Non-destructiveTesting，NDT），又称无损探伤，是指在不损伤被检测对象的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等物理量的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷[1]。

无损检测被广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品以及一些电子元器件的检测。

在国际上，目前已经得到普遍认同：

一个国家、一个地区、一个行业，直至一个企业的工业技术水平可以通过其无损检测的技术水平来反映。

无损检测有3个阶段，即NDI、NDT和NDE。

在实际应用中常见的几种无损检测方法有：

超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检验（PT）、涡流检测（ET）。

　　1我国几种常规无损检测技术及发展

　　1.1超声检测技术及发展

　　超声检测，是利用物体自身或缺陷的声学特性对超声波传播的影响，来检测物体的缺陷或某些物理特性。

超声检测技术（UT）是几种常规无损检测技术中应用最为广泛的一种。

与其它常规无损检测技术相比，其在检测对象范围、检测深度、缺陷定位的准确度、灵敏度等方面都有明显的优势。

因此，超声检测是国内外应用最广泛且发展较快的一种无损检测技术[2]。

　　我国从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产始于20世纪50年代。

20世纪80年代初，我国研制生产的超声波探伤设备在测量精度、放大器线性、动态范围等主要技术指标方面已有很大程度的提高[3]，最具代表性的有汕头超声波仪器厂研制出CTS-21＼22型大规模集成电路晶体管式超声波探伤仪批量生产投入市场，随后又研制成功CTS-23＼26型等。

80年代末期，随大规模集成电路的发展，我国开始了数字化超声检测装置的研制（1988年5月我国第一台数字超声探伤仪成功研制）。

近年来，我国的数字化超声检测装置发展迅速，已有多家专业从事超声检测仪器研究、生产的机构和企业（如中科院武汉物理研究所、汕头超声研究所、南通精密仪器有限公司、鞍山美斯检测技术有限公司等）[4]。

2008年武汉中科创新技术有限公司成功研发了国产第一台具有TOFD功能的数字式超声探伤仪HS-800型，随后，国产超声相控阵、TOFD（如图1）等最新技术的超声检测仪器相继面世并投入市场。

2011年，浙江大学研制出磁致伸缩导波检测仪用于管线检测，深圳市市政设计研究院有限公司研制出磁致伸缩导波检测仪用于桥梁斜拉索的在役原位检测等。

目前，国内的超声无损检测呈现的几大趋势[5]：

超声无损检测应用人工智能、虚拟仪器、模糊控制、神经网络等技术进行信号处理；新型非接触超声换能技术的应用（主要包括激光超声方法、空气耦合方法、静电耦合方法及电磁声方法等）；数字化与图像化的应用（超声B扫描成像，超声C扫描成像、超声D扫描成像，合成孔径聚焦成像，P扫描成像，超声全息成像，超声CT成像等技术）及网络化与集成化的应用（厦门“爱德森电子有限公司”的SMART-2003智能磁记忆、涡流一体化检测仪器及EEC-2008net电磁、声学综合检测系统业已在核电领域获得应用[6]）。

1.2射线检测技术及发展

　　射线检测，是利用各种射线（射线、射线、中子射线等）穿过材料或工件时的强度衰减，检查其内部缺陷或根据衍射特性对其晶体结构进行分析的技术。

　　1895年伦琴发现射线，1900年射线胶片问世，同年，法国海关开始用射线检查物品，标志着无损检测技术正式开始实用化。

在我国，1959年上海探伤机厂试制成功我国第一台工业用射线探伤机；1960年丹东射线仪器厂试制成功工业用射线探伤机和射线管；1963年上海材料研究所研制成功60CO射线探测铸铁装置；1964年上海锅炉厂引进英国137C5射线检测装置；1966年丹东工业射线仪器厂仿制苏联200kV工业光机成功；1973-1989年我国射线机进入仿制国外射线机并大发展时期；20世纪80年代我国已经能够自行生产60CO、192Ir等射线源；21世纪后，国产工业射线实时成像检测系统、加速器、工业CT已经有了很大发展，成为应用较普遍的检测设备，自行研制的射线机性能、结构也都有了很大改善并大量投放市场，有了国产中子射线检测装置射线源及中子源的生产品种也大大增加。

经100多年的发展，射线检测技术已由胶片照相法检测，发展到图像增强器实时成像、计算机射线照相检测和数字化射线实时成像检测时代[7]。

射线检测，由于具有可自我监控检测工作质量和检测技术正确性的特性，已成为重要和广泛应用的无损检测技术。

　　1.3磁粉检测技术及发展

　　磁粉检测是利用磁现象来检测铁磁材料工件表面及近表面缺陷的一种无损检测方法。

其基本原理是：

当工件被磁化时，若工件表面及近表面存在裂纹等缺陷，就会在缺陷部位形成泄漏磁场（也称漏磁场），泄漏磁场将吸附、聚集检测过程中施加的磁粉，形成磁痕，从而提供缺陷显示。

　　在我国，20世纪50年代，部分大型国有企业设立无损检测部门，标志着新中国磁粉检测工作开始起步；20世纪60年代我国进入仿制国外磁粉探伤机的时期；20世纪70年代我国进入磁粉探伤机系列化、半自动化、磁粉检测辅助器材完善化的时期，并在工业领域得到广泛应用；20世纪80年代初，北京航空材料研究所研制出国产荧光磁粉并迅速在航空工业得到推广应用；进入21世纪后，我国自行研制的半自动化、自动化磁粉探伤设备得到迅速发展，如采用自动爬行器和CCD摄像记录，此外配套的辅助器材也都有了很大发展，如与国际标准相适应的灵敏度试片、标准试块，黑光灯已经从高压ZE灯发展到LED黑光灯，还有中空球形彩色磁粉等。

　　1.4渗透检测技术及发展

　　渗透检测，是一种以毛细管作用原理为基础用于检查表面开口缺陷的无损检测方法。

渗透检测始于本世纪初，是目视检查以外最早应用的无损检测方法。

我国的渗透检测技术在1949年以前采用煤油为基础的渗漏检测；中华人民共和国成立后，工业领域应用的渗透检测主要是以煤油+滑油或机泊为渗透剂；20世纪60年代初，首先在航空工业开始采用以荧光黄作染料的荧光渗透检测；1964年以后国内自行研制的渗透检测材料投入应用，并以沪东造船厂研制成功的着色渗透为代表；1970年后国产荧光染料YJP-15出现，开始生产自乳化型和后乳化型荧光渗透液；进入21世纪后，国产渗透检测材料的质量、灵敏度有了很大提高，适用于各种特殊行业、材料的渗透剂也发展迅速，广泛应用于核工业、航空航天工业、天然气运输容器等。

　　1.5涡流检测技术及发展

　　涡流检测是应用“电磁学”基本理论作为导体检测的基础的一种无损检测方法。

当将交流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。

涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。

如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在该导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。

因此当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而我们就可以通过一起来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道道题内部缺陷的存在及金属性能是否发生了变化。

影响涡流场的因素有很多，诸如探头线圈与被测材料的耦合程度，材料的形状和尺寸、电导率、导磁率、以及缺陷等等。

因此，利用涡流原理可以解决金属材料探伤、测厚、分选等问题。

　　我国的涡流检测技术的应用可以追溯到20世纪60年代初；1960年国内多个单位开始了涡流检测技术的研究；1962-1964年航空工业系统的南京金城机械厂成功研制出涡流导电仪；1963年上海材料研究所研制出我国首台涡流检测装置；1966年北京航空材料研究所成功研制出6442型便携式涡流探伤仪；80年代，在理论研究、设备研制、工业应用、人员培训和标准制订等方面取得新的可喜的突破；90年代以来，国内涡流设备的专业生产厂已发展到十余家，涡流检测的应用领域已扩展到航空、航天、核工业、机械、冶金、石油、化工、电力、有色金属及汽车等十余个部门[9]；进入21世纪，阵列涡流检测技术、脉冲涡流检测技术、远场涡流检测技术、二维电磁场成像技术等新的涡流检测技术得到了更好的应用和发展。

　　2无损检测技术发展的趋势

　　2.1无损检测仪器设备便携、袖珍化

　　随着计算机及电子技术的不断发展，笨重、大型的设备逐渐更新换代，为了更好的实现现场在役检测，无损检测设备向掌上型、袖珍化发展，体积越来越小，重量越来越轻，携带使用越来越方便[10]。

　　2.2无损检测方法的集成化

　　无损检测的技术和方法很多，单一的检测方法可能功能不完善，如果综合运用，则可以更好的弥补不同检测技术的不足，更好的为生产实际服务。

如广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司把常规超声脉冲反射法检测与TOFD功能合为一体的CTS-1008plus型便携式数字化超声波探伤仪和常规超声脉冲反射法检测与测量探头回汲频谱功能结合的（CTS-1010型便携式数字化超声波探伤仪），还有爱德森（厦门）电子有限公司的SMART-2005手持式智能涡流超声检测仪，EEC-2008net网络无损检测集成系统等都是将多种检测技术的集成，增强了现场的检测效率。

　　2.3无损检测技术向自动化、图象化发展

　　无损检测设备的自动化意义重大，特别是对于一些大型结构件，如表面形状复杂的飞机、管道结构。

同样，生产线的自动化检测也尤为重要。

不仅节省了人力，同时还保证了检测的重复性和可靠性。

简单的自动检测装置和爬行器等已得到广泛的应用，而对于一些更复杂的装置，无损检测工作者需要与工作在自动化领域，特别是机器人领域的工作者密切结合[11]。

　　随着计算机技术的飞速发展，无论是硬件还是软件都发展到了很高的层次，因此无损检测技术已经越来越多地应用数字图像处理（DigitalImageProcessing）技术，利用计算机技术处理检测结果中的数据、图形和图像信息，将不直观的检测结果转变成可视化图像，更能满足实际检测的需要。

例如超声波检测技术中的B扫描、C扫描、P扫描、MA扫描，荧光磁粉检测的CCD摄像机记录，可视化激光超声波检测等。

　　2.4无损检测技术向绿色环保型发展[12]

　　未来的无损检测设备应该是绿色、环保型的设备。

因此，随着科技的发展，一些传统的、对环境产生污染的检测方法将会逐步被淘汰，或者被新的方法、新的检测媒介所代替[13]。

节能、环保型的无损检测方法必然是未来无损检测发展的方向。

　　对于着色渗透，主要是采用环保型的渗透剂。

目前已有一些低污染或者基本无污染的渗透液产品应用于实际，利用无色透明的表面渗透剂，采用光的折射来发现缺陷。

对于磁粉探伤，随着高灵敏度磁传感器以及信号处理技术的发展，漏磁检测灵